南极最低可达-100℃,企鹅的脚为什么不会被冻伤?

文摘   2024-10-10 13:32   海南  

第一,企鹅的脚表面覆盖着角质层,脚部内的动脉与静脉血管紧紧的挨在一起。动脉血从上体流向脚部时温度约37℃,等到脚部时,动脉温度会传导至静脉,且动脉血流到脚掌时,温度会下降到约5℃左右。等再回流到静脉走至脚部上面时,温度又被调节至30℃以上。这样热量就不会从脚底散失,脚掌温度也和地面相差不大,就不易被冻伤。

第二,也就是说,冻伤是温度变化太大的血流拥堵,血液中的氧气与组织细胞无法交换,而且低温下氧气与血红蛋白结合的能力比较强,组织细胞无氧坏死的,这就是冻伤的原因。细胞有氧呼吸作用产生热量,能够维持生存,只是效率低,运动不旺盛了,但是死不了,不然变温动物咋活。

第三,企鹅能够在南极极端寒冷的环境中生存,其脚部不会被冻伤的原因主要归功于其独特的生理机制和适应性行为。以下是详细解释:①逆流热交换机制:企鹅的腿部血管结构非常特殊,动脉和静脉在脚部附近交织在一起,形成细脉网。这种结构使得动脉血与静脉血进行逆流热交换,从而减少了热量的散失。具体来说,流到脚部的血液温度降低,而流回身体核心的血液温度也不会太低,这样就保持了脚部的温度在冰点以上。②控制血液流量:企鹅能够通过改变动脉血管的直径来调节流向脚部的血液流量。在寒冷条件下,它们会减少脚部的血液流量,以减少热量流失;而在温暖条件下,则增加血液流量以帮助散热。③羽毛和脂肪层:尽管企鹅的脚部没有羽毛覆盖,但它们的腿部羽毛和脂肪层能够提供一定的保暖作用。此外,企鹅还会下蹲,用腹部的羽毛盖住脚部,进一步减少热量流失。④行为适应性:企鹅在寒冷环境中会采取一些行为措施来保持温暖。例如,它们会聚集在一起,形成一个群体以互相取暖,并且不断从外围向中心移动,以取代更温暖、更受保护的企鹅。⑤生理特性:企鹅的脚部肌肉量极少,这有助于减少热量的消耗。同时,它们的脚部主要由骨骼、软骨、肌腱和角蛋白组成,这些成分也有助于维持脚部的温度。

第四,企鹅足部不被冻伤的原理是跟他足部的组织结构有关系,角质层的比例提高,降低组织液的保有量,同时可能有某种防冻伤的蛋白质,保证自己的组织液不会在低温时结晶。我记得有一次讲一种蛙类如何在冬雪中冬眠又不被冻死的讲过这类“防冻伤蛋白质”。

第五,企鹅脚站在冰面上,是以热传导的方式向冰面散热的。虽然只要高于绝对零度就会发生热辐射,但是考虑到脚的温度,其热辐射应该是比较低的,所以主要传热方式应是热传导。

第六,好像鸟类的爪子都不怕冻。东北零下三十度照样有鸟类在冰面上蹦蹦跳跳的,那爪子比企鹅单薄多了,而且能做复杂动作,感觉跟鸟爪子结构有关(基本上没有肌肉组织)。

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